AYU PRAWESTI NOVA I8709004
commit to user
i
ANALISIS BANJIR TAHUNAN DAERAH ALIRAN SUNGAI
BENGAWAN SOLO HULU
SUB DAS BENGAWAN SOLO HULU 3
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh : AYU PRAWESTI NOVA NIM. I8709004
PROGRAM DIPLOMA III
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
(2)
commit to user
iv
MOTTO
“Hai orang
-orang yang beriman, mintalah pertolongan ( kepada
Allah ) dengan Sabar dan Shalat, sesungguhnya Allah beserta
orang-
orang yang sabar” (
Albaqoroh : 153)
Sesungguhnya jalan kebahagiaan berada di depan anda. Carilah
ia melalui ilmu, amal shalih, dan akhlaq yang utama. Jadilah
anda seorang yang bersikap sederhana dalam semua urusan,
niscaya anda akan beroleh kebahagiaan (DR. Aidh Bin Abdullah
Al-Qarni).
Semangat, usaha dan doa adalah tiga unsur menuju kesuksesan.
(Anonim)
(3)
commit to user
v
PERSEMBAHAN
Ya Allah dengan mengharap ridho dan Hidayah Mu ingin ku persembahkan
Tugas Akhir ini kepada :
1.
Allah SWT yang selalu memberikan kesempatan, petunjuk dan Hidayah
Nya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
2.
Kedua orang tuaku Bapak Bambang Sugiharto, S.H. dan ibuk Lugi
Atmain yang senantiasa menyayangi, memberikan semua yang bisa kalian
berikan. Mengajarkan si ayu banyak hal, terimakasih atas semua doa,
dukungan, semangat dan selalu menjadi motifasi dalam hidup si ayu.
Terimakasi berulang kalipun tetap tidak cukup. .Love u so much. . .
3.
Adik-adiku tersayang Wulandari Dyah Pitaloka dan Sadewa Rama
Bistara yang turut mendoakan dan memberi semangat mbak ayu.
Meskipun kalian sering ngebantah nasehat mbak ayu, tapi mbak ayu
selalu ada untuk kalian. Terimakasih ya. . .
4.
Keluarga om Taufik Oktavianto, S.H. dan bulek Rini Pangestuti yang
senatiasa mengajarkan kedisiplinan, kemandirian, sehingga menjadikan
mbak ayu semakin dewasa dan bisa mengerti arti kehidupan yang
sebenarnya. . .
5.
Teman-teman Sipil Infrastruktur Perkotaan angkatan 2009, yang semula
kita ber 28 dan sekarang kita tinggal ber 20 (Adit, Fridud (Frida),
Andrew, Mas Cahyo (Cahyo), Diella, Alm. Kodok (Eko), Rizal,
Himawan, Novi, Joni, Lindul (Linda), Oyik (Orien), Tia, Ara, Putri,
Rijul (Rima), Icha, Mbokdhe (Kiki), Bo (Rusdi).
(4)
commit to user
vi
6.
Teman-teman seperjuangan Sipil Infrastruktur Perkotaan 2009
kelompok TA fridud (frida), mas cahyo (cahyo), himaho (himawan),
bang joni (joni), lindul (linda), oyik (orien), putri, rijul (rima) yang
selalu saling membantu dan saling mendukung dalam suka maupun duka
dalam mengerjakan Tugas Akhir ini. . .
7.
Teman-teman Sipil Gedung dan Transportasi serta Adik-adik tingkat
Infrastruktur Perkotaan yang selalu memberi dukungan dan semangatnya
untuk saya. Terima kasih. . .
8.
Teman-teman SMA N 1 Tayu, khususnya IPA 1 (bolo kurowo), wika
dan endah yang selalu meberikan semangatnya disaat mbak ayu lagi
kumat galaauu. Terimakasih untuk semua nasehat, dukungan dan
persahabatan ini. . .
9.
Semua pihak yang selalu mendukung dan memberi semangat dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini yang tidak bisa saya sebutkan semua,
terimakasih. . .
Semoga Allah memberikan karunia dan Ridho Nya pada Kalian semua.
Amin. . .
(5)
commit to user
vii
ABSTRAK
Ayu Prawesti Nova, 2012. Analisis Banjir Tahunan Daerah Aliran Sungai
Bengawan Solo Hulu Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3. Tugas Akhir, Program
Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Hujan bisa menyebabkan bencana banjir yang bisa mangganggu kegiatan manusia. Banjir adalah suatu kondisi di mana tidak tertampungnya air dalam saluran pembuang atau terhambatnya aliran air di dalam saluran pembuang, sehingga meluap menggenangi daerah sekitarnya.Sungai Bengawan Solo merupakan sungai terbesar di Pulau Jawa.
Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3 merupakan Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo.Analisis banjir tahunan untuk mengetahuibesarnya debit banjir tahunan menggunakan Metode Nakayasu. Data curah hujan yang di gunakan selama tahun 1999-2011 dari stasiun pencatat hujan Watugede dan Baturetno. Analisis banjir tahunan berdasarkan periode ulang 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 1000 th akan dibandingkan dengan debit banjir 2 harian tahunan dan debit banjir 2 harian bulanan. Sehingga akan lebih memudahkan untuk melakukan sosialisai terhadap resiko terjadinya banjir bagi penduduk yang tinggal di wilayah Wonogiri yang dilewati oleh sungai bengawan solo.
Dari hasil analisis dan perhitungan pola distribusi hujan di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Hulu Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3 mengikuti pola distribusi hujan Log Person Type III. Hasil perhitungan debit banjir Periode ulang sebagai
berikut : Q2= 181,518 m3/dt, Q5= 242,498 m3/dt, Q10 = 283,109 m3/dt, Q20 =
316,534 m3/dt, Q50 = 373,369 m3/dt, Q100= 412,425 m3/dt, Q200 = 452,013
m3/dt, Q1000 = 546,683 m3/dt dengan menggunakan metode Nakayasu. Potensi
banjir tahunan berdasarkan hujan 2 harian maksimum tahunan pada tahun 1999, 2001, 2003-2004, 2006, 2009-2011 berpotensi banjir Q2. Tahun 2000 berpotensi banjir Q5. Tahun 2007 berpotensi banjir Q10. Potensi banjir bulanan berdasarkan hujan 2 harian maksimum bulanan pada kurun analisis tahun 1999-2011, bulan Januari-April dan November berpotensi banjir Q2. Bulan Desember berpotensi banjir Q10.
(6)
commit to user
viii
ABSTRACT
Ayu Prawesti Nova, 2012. An Analysis on Annual Flood in Bengawan Solo
Hulu 3 Sub River Flow Area (Sub-DAS) of Bengawan Solo Hulu River Flow
Area.Final Project, Diploma III Urban Infrastructure Civil Engineering Study
Program, Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Surakarta Sebelas Maret University.
Rain can result in flood disaster leading to disturbing human activity. Flood is a condition in which the water is not accommodated in the sewage channel or the blockage of water flow in the sewage channel, so that it overflows and inundates the area surrounding. The Bengawan Solo River is the largest river in Java Island. Bengawan Solo Hulu Sub DAS is Bengawan Solo River Flow Area. The analysis on annual flood aims to find out the flow rate of annual flood using Nakayasu Method. The data of rainfall used was the one for 1999-2011 period in Watugede and Baturetno rain recorder station. The annual flood analysis based on repeated periods 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 1000 years would be compared with the flow rate of 2 daily annually floods and the flow rate of 2 daily monthly floods. Thus, it would facilitate the socialization about the flood occurrence for the people living in Wonogiri area passed through by Bengawan Solo River.
From the result of analysis and calculation it could be found that rain distribution pattern in Bengawan Solo Hulu 3 Sub River Flow Area (Sub-DAS) of Bengawan Solo Hulu River Flow Area followed Type III of Log Person rain distribution pattern. The results of flood flow rate calculation for repeated period were as
follows: Q2 = 181.518 m3/s, QS = 242.498m3/s, Q10 = 283.109 m3/s, Q20 =
316.534 m3/s, Q50 = 373.369 m3/s, Q100 = 412.425 m3/s, Q200 = 452.013 m3/s,
Q1000 = 546.683 m3/s using Nakayasu. The annual flood potential based on 2
annual maximum daily rains in 1999, 2001, 2003-2004, 2006, 2009-2011 potentially experienced flood Q2, in 2000 Q2 and in 2007 Q10. The monthly flood potential based on 2 annual maximum monthly rains during 1999-2011 period was Q2 in January-April and November, and Q10 in December.
(7)
commit to user
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan Rahmat dan hidayah-Nya, Sholawat dan Salam teruntuk makhluk Illahi, Muhammad SAW, yang dengan perjuangannya telah dapat mengantarkan umat pilihan terakhir untuk semua umat manusia demi menuju Ridho-Nya. Maka penulis sangat bersyukur karna telah dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini sesuai dengan yang diharapkan.
Laporan Tugas Akhir ini yang berjudul, “Analisis Banjir Tahunan Daerah Aliran
Sungai Bengawan Solo Hulu Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3”, ini penulis susun
untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya pada program D3 Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusunan laporan Tugas Akhir ini tidak dapat terwujud tanpa adanya bimbingan, arahan dan bantuan dari berbagai pihak. Maka dari itu dalam kesempatan ini pula penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr.Ir.Rr.Rintis Hadiani, MT. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Teman-teman D-III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan 2009 dan semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Tugas Akhir dan Laporan Tugas Akhir ini.
Penulis hanya dapat mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas semua bantuan yang telah diberikan, semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga laporan hasil Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya, Amiin.
Surakarta, Juli 2012
(8)
commit to user
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL…...……… i
HALAMAN PERSETUJUAN ....………..…………... ii
HALAMAN PENGESAHAN ....………... iii
HALAMAN MOTTO...………...………... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN... v
ABSTRAK ... ... vii
KATAPENGANTAR…...………... viii
DAFTAR ISI ...…………...………...………... ix
DAFTAR TABEL…...………... xii
DAFTAR GAMBAR……….…... xiv
DAFTAR NOTASI…...……….... xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ...………...………… 1
1.2. Rumusan Masalah.………... 2
1.3. Batasan Masalah …...…..……….…………...………….. 2
1.4.Tujuan Penelitian...…………...………...…...…... 3
1.5.Manfaat Penulisan...…………...……….……... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka.. ... 4
2.1.1. Umum ... 4
2.1.2. Hujan ... 5
2.2. Landasan Teori ……..………... 6
2.2.1. Daerah Aliran Sungai... 6
2.2.2. Kualitas Data Hujan... 6
2.2.3. Analisis Curah Hujan Harian Maksimum... 9
2.2.4. Analisis Konsistensi/Kepanggahan... 10
(9)
commit to user
xi
2.2.6. Perhitungan Parameter Statistik... 15
2.2.7. Pemilihan Distribusi Hujan... 18
2.2.8 Uji Kecocokan Distribusi Hujan... 19
2.2.9 Perhitungan Hujan Periode Ulang... 21
2.2.10 Perhitungan Hidrograf Satuan... 24
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Jenis Penelitian...………... 27
3.2. Lokasi Penelitian ...………... 27
3.3. Data Yang Dibutuhkan...………... 28
3.4. Alat Yang Digunakan...………... 29
3.5. Langkah-langkah Penelitian... 29
3.5.1.Mengumpulkan Data dan Informasi... 29
3.5.2.Mengolah Data... 29
3.5.3. Penyusunan Laporan... 30
3.6. Diagram Alir Tahapan Penelitian... 30
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengumpulan Data...………..……… 32
4.2. Uji Kepanggahan Data Hujan... 33
4.2.1.Uji Kepanggahan Metode RAPS... 33
4.3.Perhitungan Hujan Daerah Harian maksimum....……... 35
4.4.Perhitungan Parameter Statistik... 38
4.4.1. Parameter Statistik ... 38
4.4.2. Pengujian Jenis Distribusi... 39
4.5.Perhitungan Hujan Periode Ulang………..… 41
4.6.Perhitungan Hidrograf Satuan Nakayasu...……... 43
4.6.1.Distribusi Hujan Nakayasu4 Jam-Jaman...…... 43
4.6.2.Perhitungan debit Banjir Periode Ulang………...…47
4.7.Debit Banjir 2 Harian Tahunan Maksimum………... 49
4.7.1.Distribusi Hujan Tadasi Tanimoto 8 jam-jaman………... 49
4.7.2.Distribusi Hujan Nakayasu....………...………52
(10)
commit to user
xii
4.8.1.Penentuan Hujan Daerah... 58
4.8.2.Analisis Frekuensi Log Person Type III... 60
4.8.3.Perhitungan Hidrograf Satuan Nakayasu... 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan……...………... 68
5.2. Saran... 69
PENUTUP... xvii
DAFTAR PUSTAKA... xviii
(11)
commit to user
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Nilai kritik Q dan R... 11
Tabel 2.2. Tabel Pemilihan Jenis Distribusi... 18
Tabel 2.3.Coefficient of Skewness log Person Type III ( Asimetri Coeffisient-Positive)... 22
Tabel 2.4. Coefficient of Skewness log Person Type III ( Asimetri Coeffisient-Negative)... 23
Tabel 2.5. Distribusi hujan Nakasayu... 25
Tabel 2.6. Distribusi hujan Tadashi Tanimoto ... 26
Tabel 4.1. Data Hujan Tahunan Stasiun Hujan di Sub DAS Bengawan Solo Hulu ...……... 32
Tabel 4.2. Uji Kepanggahan pada Stasiun Pencatat Hujan Baturetno…………. 34
Tabel 4.3.Hasil Uji Kepanggahan Das Bengawan Solo Hulu ... 34
Tabel 4.4. Data Hujan Harian Maksimum Tahunan Das Bengawan Solo Hulu di tinjau dari Stasiun Baturetno ... 35
Tabel 4.5. Hujan Daerah Harian Maksimum Tahunan dengan acuan terbesar Stasiun Baturetno ... 37
Tabel 4.6. Hujan Daerah Harian Maksimum Tahunan dengan acuan terbesar Stasiun Watugede ... 37
Tabel 4.7. Hujan Daerah Harian Maksimum Tahunan ... 38
Tabel 4.8. Hasil Pemilihan Jenis Distribusi... 39
Tabel 4.9.Tabel Probabilitas Curah Hujan ( Metode Log Person Type III) ... 40
Tabel 4.10.Perhitungan Uji Chi Kuadrat DAS Bengawan Solo Hulu Log Person Type III ... 40
Tabel 4.11.Tabel Perhitungan parameter logaritma data hujandaerah... 41
Tabel 4.12.Tabel perhitungan hujan periode ulang Log Person Type III ... 42
Tabel 4.13.Tabel persentase sebaran hujan 4 jaman ... 42
Tabel 4.14.Tabel hasil perhitungan hujan efektif Jam-jaman Periode Ulang ... 43
Tabel 4.15.Tabel hasil perhitungan hidrograf satuan Nakayasu ... 43
(12)
commit to user
xiv
Tabel 4.17.Tabel rekapitulasi perhitungan debit banjir tahunan berdasarkan
hujan daerah harian maksimum tahunan... 48
Tabel 4.18.Data Hujan 2 harian Maksimum Tahunan DAS Bengawan Solo Hulu di tinjau dari Stasiun Baturetno ... ... 49
Tabel 4.19.Hujan Daerah Harian Maksimum Tahunan dengan acuan TerbesarStasiun Baturetno... 50
Tabel 4.20.Hujan Daerah Harian Maksimum Tahunan dengan acuan TerbesarStasiun Watugede... 50
Tabel 4.21.Tabel Perhitungan parameter logaritma data hujan daerah... 51
Tabel 4.22.Hasil Hujan Efektif Jam-Jaman 2 Harian ... 52
Tabel 4.23.Tabel hasil perhitungan hidrograf satuan Nakayasu 2 harian ... 52
Tabel 4.24.Tabel hasil perhitungan debit 2 harian tahun 1999 ... 55
Tabel 4.25.Tabel Rekapitulasi Perhitungan Debit Banjir hujan 2 harian ... 57
Tabel 4.26.Hujan Daerah dengan acuan terbesar Stasiun Baturetno Bulan Januari... 58
Tabel 4.27.Hujan Daerah dengan acuan terbesar Stasiun Watugede Bulan Januari... 59
Tabel 4.28.Tabel Rekapitulasi Hujan Daerah Maksimum Bulanan... 59
Tabel 4.29.Tabel Perhitungan Parameter Logaritma Data Hujan Daerah... 60
Tabel 4.30.Hasil Perhitungan Hujan Efektif Bulanan dari Hujan Daerah 2 Harian ... 61
Tabel 4.31.Tabel Hasil Perhitungan Hidrograf Satuan Nakayasu Bulanan... 61
Tabel 4.32.Tabel Perhitungan Debit Banjir Bulanan... 65
(13)
commit to user
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.Poligon Thiessen ... 14
Gambar 2.2.Isohyet... 14
Gambar 2.3 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu... 26
Gambar 3.1. DAS Wongiri Hulu..………...……….. 28
Gambar 3.2.Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3... 28
Gambar 3.3. Diagram Alir Penelitian... 31
Gambar 4.1. Poligon Thiessen Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3... 36
Gambar 4.2. Grafik Hidrograf Satuan Nakayasu... 46
Gambar 4.3. Grafik Hidrograf Satuan Metode Nakayasu... 48
Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Debit Banjir 2 harian dengan Debit Banjir Tahunan Maksimum... 57
Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Debit Banjir 2 harian Bulanan dengan Debit Banjir Tahunan Maksimum... 67
(14)
commit to user
xvi
DAFTAR NOTASI
Notasi Arti Notasi Satuan
data hujan ke-I mm/hari
data hujan rerata –I mm/hari
n jumlah data
P hujan wilayah mm
PN hujan masing-masing stasiun pencatat hujan mm
Aw luas wilayah Km2
AN luas masing-masing poligon Km2
N jumlah stasiun pencatat hujan
hujan rerata kawasan mm
p1, p2, ...pn hujan di stasiun 1, 2, 3..., n mm
A1, A2, ...An luas daerah yang mewakili stasiun 1, 2, 3..., n Km2
Logaritma curah hujan dalam periode ulang T tahun mm Jumlah pengamatan
koefisien kemencengan
Sx Standar Deviasi
Xi Curah hujan minimum
X Curah hujan rata-rata
χ2
nilai Chi-Kuadrat terhitung
Ef frekuensi (banyak pengamatan)
Of frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama
N jumlah sub kelompok dalam satu grup
DK derajat kebebasan
K banyaknya kelas
α banyaknya keterikatan (banyaknya parameter)
Logaritma curah hujan dalam periode ulang T tahun mm Jumlah pengamatan
Qp debit puncak banjir m3/dt
A luas DAS km2
(15)
commit to user
xvii
Tp waktu dari permulaan banjir sampai puncak hidrograf banjir
jam
T0,3 waktu dari puncak banjir sampai 0,3 kali debit puncak banjir
jam
tg waktu konsentrasi jam
Tr satuan waktu dari curah hujan jam
α koefisien karakteristik DAS
L panjang sungi utama km
I intensitas hujan mm/menit
C koefisien thiessen
(16)
commit to user
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Musim hujan menjadi musim yang banyak membawa manfaat bagi kehidupan manusia. Namun belakangan ini musim hujan menyebabkan bencana banjir sehingga mengganggu kegiatan manusia. Banjir tahunan yang terjadi di beberapa daerah cukup meresahkan penduduk. Terlebih jika tidak ada penanganan lebih lanjut, setidaknya untuk melakukan analisis terhadap banjir tahunan yang akan terjadi di suatu daerah. Menanggapi kondisi ini, kita perlu memahami kembali teori siklus air yang menguraikan bagaimana proses perputaran air di bumi. Dalam siklus hidrologi volume air yang mengalir di permukaan bumi ditentukan oleh tingkat curah hujan dan tingkat peresapan air ke dalam tanah. Siklus hidrologi ini dipengaruhi oleh beberapa peristiwa salah satu diantaranya adalah banjir. Banjir adalah suatu kondisi di mana tidak tertampungnya air dalam saluran pembuang (palung sungai) atau terhambatnya aliran air di dalam saluran pembuang, sehingga meluap menggenangi daerah (dataran banjir) sekitarnya
(Suripin, 2004).
Sungai Bengawan Solo menjadi sumber air yang penting bagi sebagian penduduk di daerah Jawa Tengah dan Jawa Timur. Khususnya bagi penduduk di daerah Wonogiri yang merupakan daerah aliran sungai Bengawan Solo. Ketika musim banjir datang, daerah tersebut yang akan terkena dampaknya. Oleh karena itu penting untuk mengkaji karakteristik banjir tahunan yang terjadi di wilayah sungai Bengawan Solo. Analisis banjir tahunan ini akan dilakukan di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Hulu Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3.
(17)
commit to user
2
Penelitian ini akan membahas besarnya debit banjir tahunan yang kemungkinan terjadi di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3 dari data hujan di setiap stasiun pencatat hujan terdekat. Hal ini bertujuan agar pengendalian banjir di wilayah tersebut lebih pasti dan akurat. Dari data hujan stasiun Batureto dan Watugede selama 13 tahun yaitu dari tahun 1999-2011, bisa dilakukan analisis banjir tahunan yang di sebabkan oleh hujan harian, hujan 2 harian dan hujan bulanan maksimum tahunan. Debit banjir dengan periode ulang 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 1000 th akan dibandingkan dengan debit banjir 2 tahunan dan debit banjir bulanan. Sehingga akan lebih memudahkan untuk melakukan sosialisai terhadap resiko terjadinya banjir bagi penduduk yang tinggal di wilayah Wonogiri yang dilewati oleh sungai bengawan solo.
1.2
Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana menghitung pola distribusi hujan di Daerah Aliran Sungai
Bengawan Solo Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3?
2. Bagaimana menghitung banjir di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Sub
DAS Bengawan Solo Hulu 3 dengan periode ulang?
3. Bagaimana menghitung potensi banjir di Daerah Aliran Sungai Bengawan
Solo Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3?
1.3
Batasan Masalah
Agar studi ini dapat lebih mengarah pada permasalahan yang ditinjau maka perlu diberikan batasan-batasan sebagai berikut:
1. Lokasi penelitian adalah Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Sub DAS
Bengawan Solo Hulu 3.
2. Penelitian hanya membahas analisis banjir tahunan di Daerah Aliran Sungai
(18)
commit to user
3
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan yang diperoleh dari penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Mengetahui pola distribusi hujan di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo
Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3.
2. Mengetahui banjir rencana dengan periode ulang di Daerah Aliran Sungai
Bengawan Solo Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3.
3. Mengetahui potensi banjir di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Sub DAS
Bengawan Solo Hulu 3.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
1. Manfaat bagi ilmuwan adalah memberikan informasi keilmuan dalam bidang
teknik sipil khususnya hidrologi yaitu mengenai analisis banjir tahunan di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3.
2. Manfaat bagi praktisi adalah memberikan informasi tentang perhitungan hujan
(19)
commit to user
4
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
2.1.1 Umum
Pengendalian banjir menjadi permasalahan yang cukup kompleks. Dimensi rekayasanya melibatkan banyak disiplin ilmu teknik antara lain: hidrologi, hidrolika, erosi DAS, teknik sungai, morfologi dan sedimentasi sungai, rekayasa sistem pengendalian banjir, sistem drainase kota dan bangunan air. Di samping itu suksesnya program pengendalian banjir juga tergantung dari aspek lainnya yang menyangkut sosial, ekonomi, lingkungan, institusi dan hukum.
Pengendalian banjir merupakan bagian dari pengelolaan sumber daya air yang
lebih spesifik. Untuk mengendalikan debit banjir umumnya melalui dam – dam
pengendali banjir, atau peningkatan sistem pembawa (sungai, drainase) dan
pencegahan hal –hal yang berpotensi merusak dengan cara mengelola tata guna
lahan dan daerah banjir / flood plains (PSDA Terpadu, 2008).
Data debit atau aliran sungai merupakan informasi yang paling penting bagi pengelola sumberdaya air. Debit puncak (banjir) diperlukan untuk merancang bangunan pengendali banjir. Sementara data debit aliran kecil diperlukan untuk perencanaan alokasi (pemanfaatan) air untuk berbagai macam keperluan, terutama pada musim kemarau panjang. Debit aliran rata-rata tahunan dapat memberikan gambaran potensi sumberdaya air yang dapat dimanfaatkan dari suatu daerah aliran sungai.
(20)
commit to user
5
2.1.2 Hujan
Hujan menjadi sumber dari semua air yang mengalir di sungai maupun di bawah permukaan tanah. Jumlah dan variasi debit sungai tergantung pada jumlah, intensitas dan distribusi hujan. Terdapat hubungan antara debit sungai dan curah hujan yang jatuh di DAS yang bersangkutan. Apabila data pencatatan debit tidak ada, data pencatatan hujan dapat digunakan untuk memperkirakan debit aliran
(Bambang Triatmodjo, 2008).
Hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses analisis
hidrologi, karena kedalaman curah hujan (rainfall depth) yang turun dalam suatu
DAS akan dialihragamkan menjadi aliran di sungai, baik melalui limpasan
permukaan (surface runoff), aliran antara (interflow, sub-surface runoff), maupun
sebagai aliran air tanah (groundwater flow) (Sri Harto, 1993).
Karakteristik hujan yang perlu ditinjau dalam analisis dan perencanaan hidrologi meliputi:
1. Intensitas (I) adalah tinggi air persatuan waktu yaitu laju hujan, misalnya
mm/menit, mm/jam, atau mm/hari.
2. Lama waktu (t), adalah durasi atau panjang waktu di mana hujan turun dalam
menit atau jam.
3. Tinggi hujan (d), adalah jumlah atau kedalaman hujan yang terjadi selma
durasi hujan dan dinyatakan dalam ketebalan air di atas permukaan datar dalam mm.
4. Frekuensi adalah frekuensi kejadian dan biasanya dinyatakan dengan kala
ulang (return periode) T, misalnya sekali dalam 2 tahun.
5. Luas adalah luas geografi daerah sebaran hujan (C.D.Soemarto, 1986).
6. Periode ulang (Return Period) adalah waktu hipotesa dimana hujan dengan
suatu besaran tertentu akan disamai/dilampaui.
(21)
commit to user
6
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan daerah di mana semua airnya mengalir ke dalam suatu sungai yang dimaksudkan. Daerah ini umumnya dibatasi oleh batas topografi, yang berarti ditetapkan berdasar aliran air permukaan. Batas ini tidak ditetapkan berdasar air bawah tanah karena permukaan air tanah selalu berubah sesuai dengan musim dan tingkat kegiatan pemakaian.
Nama sebuah DAS ditandai dengan nama sungai yang bersangkutan dan dibatasi oleh titik kontrol, yang umumnya merupakan stasiun hidrometri. Memperhatikan hal tersebut berarti sebuah DAS dapat merupakan bagian dari DAS lain. Dalam
sebuah DAS kemudian dibagi dalam area yang lebih kecil menjadi sub DAS.
Penentuan batas‐batas subDAS berdasarkan kontur, jalan dan rel KA yang ada di
lapangan untuk menentukan arah aliran air. Dari peta topografi, ditetapkan
titik‐titik tertinggi di sekeliling sungai utama (main stream) yang dimaksudkan,
dan masing‐masing titik tersebut dihubungkan satu dengan lainnya sehingga
membentuk garis utuh yang bertemu ujung pangkalnya. Garis tersebut merupakan
batas DAS di titik kontrol tertentu (SriHarto,1993).
2.2.2 Kualitas Data Hujan
Secara umum ketersediaan data iklim di indonesia dibatasi oleh penyebaran stasiun, lama dan panjang data hasil pengamatan, jenis data yang tersedia serta kualitas dan kelengkapan data.
Berdasarkan data hujan yang diperoleh dapat dilakukan berbagai macam pengamatan analisis banjir tahunan, yaitu: analisis konsistensi data hujan, perhitungan statistik dan kesesuaian distribusi, analisis curah hujan maksimum,
hujan berpeluang maksimum (Probabilit Maximum Precipitation), hujan daerah,
curah hujan periode ulang, analisis hujan efektif, perhitungan hidrograf satuan, analisis banjir rencana.
(22)
commit to user
7
2.2.2.1Seri Data Hidrologi
Data yang digunakan dalam analisis frekuensi dapat dibedakan menjadi dua tipe
berikut ini (Bambang Triatmodjo, 2008):
1. Partial duration series
Metode ini biasa digunakan untuk jumlah data hujan yang kurang dari 10 tahun
data runtut waktu. Partial duration series yang juga disebut POT (peaks over
tershold) adalah rangkaian data debit banjir/hujan yang besarnya di atas suatu
nilai batas tertentu. Dengan demikian dalam satu tahun bisa terdapat lebih dari satu data yang digunakan dalam analisis. Dari setiap tahun data diperoleh 2 sampai 5 data tertinggi.
2. Annual maximum series
Metode ini digunakan apabila tersedia data debit atau hujan minimal 10 tahun runtut waktu. Tipe ini adalah dengan memilih satu data maksimum setiap tahun. Dalam satu tahun hanya ada satu data. Dengan cara ini, data terbesar kedua dalam suatu tahun yang mungkin lebih dari data maksimum pada tahun yang lain tidak diperhitungkan.
Kualitas data sangat menentukan hasil analisis yang dilakukan. Panjang data
tersedia juga mempunyai peranan yang cukup besar. (Sri harto, 1986)
mendapatkan bahwa perbedaan panjang data yang dipergunakan dalam analisis memberikan penyimpangan yang cukup berarti terhadap perkiraan hujan dengan kala ulang tertentu. Khusus untuk analisis frekuensi data hujan, pengambilan data hendaknya dilakukan dengan prosedur yang benar. Data hujan yang dimaksudkan dalam analisis adalah data hujan rata-rata DAS, sedangkan data yang diketahui adlah data hujan dari masing-masing stasiun hujan. Dalam praktik analisis frekuensi dijumpai lima cara penyiapan data.
1) Data hujan DAS diperoleh dengan menghitung hujan rata-rata setiap hari
sepanjang data yang tersedia. Bila terjadi data 10 tahun, berarti hitungan hujan rata-rata kawasan diulang sebanyak 10 x 365 = 3650 kali. Cara ini yang terbaik, tetapi waktu penyiapan data yang panjang.
(23)
commit to user
8
2) Pendekatan yang dapat dilakukan untuk menggantikan cara pertama dilakukan
seperti berikut ini:
a. Dalam satu tahun tertentu, untuk stasiun I dicari hujan maksimum
tahunnya. Selanjutnya dicari hujan harian pada stasiun-stasiun lain pada hari kejadian yang sama dalam tahun yang sama dan kemudian dihitung hujan rata-rata DAS. Masih dalam tahun yang sama, dicari hujan harian untuk stasiun-stasiun lain dicari dan dirata-ratakan. Demikian selanjutnya sehingga dalam tahun itu akan terdapat N buah data hujan rata-rata DAS.
b. Untuk tahun berikutnya cara yang sama dilakukan sampai seluruh data
yang tersedia.
3) Cara ketiga dengan menggunakan data pada salah satu stasiun (data
maksimum) dan mengalikan data tersebut dengan koefisien reduksi.
4) Cara penyiapan data lain adalah dengan mencari hujan-hujan maksimum harian
setiap stasiun dalam satu tahun, kemudian dirata-ratakan untuk mendapatkan hujan DAS. Cara ini tidak dapat dijelaskan arti fisiknya, karena perata-rataan hujan dilakukan atas hujan masing-masing stasiun pada hari yang berbeda.
5) Cara lain yaitu dengan analisis frekuensi data hujan setiap stasiun sepanjang
data yang tersedia. Hasil analisis frekuensi tersebut selanjutnya dirata-ratakan sebagai hujan rata-rata DAS.
Dalam kaitan penyiapan data di atas hanya cara yang pertama dan kedua uang dianjurkan untuk digunakan.
2.2.2.2Pengukuran Hujan
Di indonesia, data hujan ditakar dan dikumpulkan oleh beberapa instansi terkait seperti Dinas Pengairan, Dinas Pertanian dan Badan Metereologi dan Geofisika. Hujan di suatu daerah bisa diukur di beberapa titik yang ditetapkan dengan menggunakan alat pengukur hujan. Alat pengukur hujan dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu:
(24)
commit to user
9
1. Alat penakar hujan manual (manual raingauge)
Penakar hujan manual adalah alat ukur yang banyak digunakan di indonesia. Alat ini ditempatkan di tempat terbuka yang tidak dipengaruhi pohon maupun gedung di sekitarnya. Biasanya pembacaan pada pagi hari, sehingga hujan tercatat adalah hujan yang terjadi selama satu hari sebelumnya, yang disebut sebagai hujan harian. Dengan alat ini tidak dapat diketahui ederasan hujan (intensitas) hujan, durasi (lama waktu) hujan dan kapan terjadinya. Alat penakar hujan manual mencatat data hujan harian yang bermanfaat untuk sektor pertanian dan perkebunan. Data hujan harian yang diperoleh terkadang sering kosong akibat alat pengukur yang rusak atau karena pemalsuan data karena alat pengukur tidak diamati petugas.
2. Alat pengukur hujan otomatis (automatic raingauge)
Alat ini mengukur hujan secara kontinyu sehingga dapat diketahui intensitas hujan dan lama waktu hujan. Ada beberapa macam alat penakar hujan otomatis yaitu alat penakar hujan jenis pelampung, alat penakar hujan jenis rimba jungkit, dan alat penakar hujan jenis timbangan. Alat ukur otomatis yang pencatatan datanya lebih rinci, yaitu dalam bentuk grafik untuk mempermudah pembacaan. Sayangnya penakar otomatis ini jarang ditemukan di indonesia karena biaya pengadaannya besar dan indonesia memiliki kendala dalam pengoperasiannya sebab kurang dapat menjaga keberlangsungan dan pemeliharan alat.
2.2.3 Analisis Curah Hujan Harian Maksimum
Perhitungan data hujan maksimum harian rata-rata DAS harus dilakukan secara benar untuk analisis frekuensi data hujan. Dalam praktik sering kita jumpai perhitungan yang kurang pas, yaitu dengan sara mencari hujan maksimum harian setiap pos hujan dalam satu tahun, kemudian dirata-ratakan untuk mendapatkan hujan DAS. Cara ini tidak logis karena rata-rata hujan dilakukan dari masing-masing pos hujan yang terjadi pada hari yang berlainan. Hasilnya akan jauh menyimpang dari hasil yang seharusnya.
Metode/cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan hujan maksimum harian rata-rata DAS adalah sebagai berikut :
(25)
commit to user
10
1. Tentukan hujan maksimum harian pada tahun tertentu di salah satu pos hujan,
2. Cari besarnya curah hujan pada tanggal-bulan-tahun yang sama untuk pos
hujan yang lain,
3. Hitung hujan DAS dengan salah satu cara yang dipilih,
4. Tentukan hujan maksimum harian (seperti langkah 1) pada tahun yang sama
untuk pos hujan yang lain,
5. Ulangi langkah 2 dan 3 setiap tahun.
Dari hasil rata-rata yang diperoleh (sesuai dengan jumlah pos hujan) dipilih yang tertinggi setiap tahun. Data hujan yang terpilih setiap tahun merupakan hujan
maksimum harian DAS untuk tahun yang bersangkutan (Suripin, 2004).
2.2.4 Analisis Konsistensi/ Kepanggahan
Perubahan lokasi stasiun hujan atau perubahan prosedur pengukuran dapat memberikan pengaruh yang cukup besar terhadap jumlah hujan yang terukur, sehingga dapat menyebabkan teradinya kesalahan.
Data yang diperoleh dari alat pencatat bisa jadi tidak panggah karena alat pernah rusak, alat pernah pindah tempat, lokasi alat terganggu, atau terdapat data tidak sah. Konsistensi dari pencatatan hujan diperikasa dengan metode kurva massa
ganda (double mass curve). Metode ini membandingkan hujan tahunan komulatif
di stasiun y terhadap stasiun referensi x. Stasiun referensi biasanya adalah nilai
rerata dari beberapa stasiun di dekatnya. Nilai komulatif tersebut digambarkan
pada sistem koordinat kartesian x-y, dan kurva yang berbentuk diperiksa untuk
melihat perubahan kemiringan. Apabila garis yang terbentuk lurus berarti
pencatatan di stasiun y adalah konsisten. Apabila kemiringan kurva patah/berubah,
berarti pencatatan di stasiun y tidak konsisten dan perlu koreksi. Koreksi
dilakukan dengan mengalikan data setelah kurva berubah dengan perbandingan kemiringan setelah dan sebelum kurva patah.
Dan untuk individual stasiun (stand alone station) dengan cara RAPS (Rescaled
Adjusted Partial Sums) (Sri Harto, 2000). Metode ini berdasarkan data curah
hujan setempat, dimana data curah hujan yang tersedia di sekitar lokasi proyek
(26)
commit to user
11
dan confidence level yang sesuai, maka data dinyatakan panggah. Uji
kepanggahan dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan-persamaaan berikut:
ngan k = 1, 2, 3, ..., n (2.1)
(2.2)
, dengan k = 0, 1, 2, 3, ...., n (2.3)
(2.4)
dengan:
= data hujan ke-i,
= data hujan rerata –i,
= deviasi standar,
n = jumlah data,
Untuk uji kepanggahan digunakan cara statistik:
, 0 ≤ k ≤ n, atau (2.5)
, dengan 0 ≤ k≤ n (2.6)
Nilai kritik Q dan R ditunjukan dalam tabel 2.1
Tabel 2.1 Nilai kritik Q dan R
n Q/√n R/√n
0.9 0.95 0.99 0.9 0.95 0.99
10 1.05 1.14 1.29 1.21 1.28 1.38
20 1.1 1.22 1.42 1.34 1.43 1.6
30 1.12 1.24 1.46 1.4 1.5 1.7
40 1.13 1.26 1.5 1.42 1.53 1.74
50 1.14 1.27 1.52 1.44 1.55 1.78
100 1.17 1.29 1.52 1.5 1.62 1.86
∞ 1.22 1.36 1.63 1.62 1.75 2
(27)
commit to user
12
2.2.5 Perhitungan Hujan Daerah
Data hujan yang tercatat disetiap stasiun penakar hujan adalah tinggi hujan
disekitar stasiun tersebut atau biasa disebut sebagai Point Rainfall. Karena stasiun
penakar hujan tersebar di daerah aliran maka banyak data tinggi hujan yang diperoleh yang besarnya tidak sama. Di dalam analisa hidrologi diperlukan data
hujan rerata di daerah aliran (catchmebt area) yang kadang- kadang dihubungkan
dengan besarnya aliran yang terjadi. N
N
N w
P A A P
N
1
. 1
(2.7) dengan:
P = hujan wilayah (mm),
PN = hujan masing-masing stasiun pencatat hujan (mm),
Aw = luas wilayah (Km2),
AN = luas masing-masing poligon (Km2),
N = jumlah stasiun pencatat hujan.
Data curah hujan yang dipakai untuk perhitungan debit banjir adalah hujan yang terjadi pada daerah aliran sungai pada waktu yang sama. Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan rata-rata di seluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada suatu titik tertentu. Curah hujan ini disebut
curah hujan area dan dinyatakan dalam mm (Sosrodarsono, 2003).
Berikut metode perhitungan curah hujan area dari pengamatan curah hujan di beberapa titik :
1. Metode Rata-Rata Aljabar
Adalah metode yang paling sederhana dalam perhitungan hujan rerata pada suatu daerah. Pengukuran curah hujan di stasiun hujan dalam waktu yang bersamaan kemudian dijumlahakn dan dibagi dngan jumlah stasiun. Stasiun hujan yang digunakan dalam hitungan adalah yang berada di dalam DAS, akan tetapi stasiun
di luar DAS yang masih berdekatan juga bisa diperhitungkan (Bambang
(28)
commit to user
13 Metode ini memberikan hasil yang baik apabila:
1) Stasiun hujan tersebar secara merata pada seluruh DAS dalam jumlah yang
cukup.
2) Distribusi hujan relatif merata pada seluruh DAS.
Hujan rerata pada seluruh DAS diberikan oleh bentuk berikut:
(2.8)
Dengan:
= hujan rerata kawasan,
p1, p2, ...pn = hujan di stasiun 1, 2, 3..., n,
n = jumlah stasiun.
2. Metode Poligon Thiessen
Metode perhitungan berdasarkan rata-rata timbang (weighted average). Metode
ini memberikan proporsi luasan daerah pengaruh stasiun hujan untuk mengakomodasi ketidakseragaman jarak. Daerah pengaruh dibentuk dengan menggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua stasiun hujan terdekat. Metode ini didasarkan pada asumsi bahwa variasi hujan antara stasiun hujan yang satu dengan lainnya adalah linear dan stasiun
hujannya dianggap dapat mewakili kawasan terdekat (Suripin, 2004).
Hujan rata-rata DAS dapat dihitung dengan persamaan berikut:
(2.9)
Dengan:
= hujan rerata kawasan,
p1, p2, ...pn = hujan di stasiun 1, 2, 3..., n,
(29)
commit to user
14
Gambar 2.1 Poligon Thiessen
3. Metode Isohyet
Isohyet adalah garis yang menghubungkan titik-titik dengan kedalaman hujan yang sama. Pada metode isohyet, dianggap bahwa hujan pada suatu daerah di antara dua garis isohyet adalah merata dan sama dengan nilai rerata dari kedua garis isohyet tersebut.
(30)
commit to user
15
2.2.6 Perhitungan Parameter Statistik
Analisis data hujan digunakan untuk menentukan besarnya hujan rencana. Analisis ini meliputi beberapa tahapan perhitungan yaitu perhitungan hujan wilayah daerah alirn sungai (DAS) diikuti dengan analisis fekuensi dan lengkung intensitas hujan. Hujan rancangan untuk daerah yang ditinjau sebagai masukan model hujan aliran untuk perancangan debit rancangan, dapat diperkirakan dengan analisis frekuensi terhadap rangkaian data hujan.
Tujuan dari analisis frekuensi data hidrologi adalah untuk mencari hubungan antara besarnya kejadian ekstrim terhadap frekuensi kejadian dengan menggunakan distribusi probabilitas. Analisis frekuensi dapat diterapkan untuk data debit sungai atau data hujan. Data yang digunakan adalah data debit atau hujan maksimum tahunan, yaitu data terbesar yang terjadi selama satu tahun. Analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos penakar hujan, baik yang manual atau otomatis. Analisis frekuensi ini didasarkan pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan di masa yang akan datang. Dengan anggapan bahwa statistik kejadian hujan yang akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian hujan masa lalu.
1. Distribusi Normal
Distribusi normal atau kurva normal disebut juga distribusi Gauss. Distribusi ini
mempunyai probability density function sebagai berikut:
(2.10)
dengan:
= fungsi densiti peluang normal (ordinat kurva normal),
X = variabel acak kontinu,
=
rata-rat ilai X,= simpangan baku dari nilai X.
Rumus yang umum digunakan untuk distribusi normal adalah:
(31)
commit to user
16 dengan:
= perkiran nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan, = nilai rata-rata hitung sampel,
S = deviasi standar nilai sampel,
= faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang
(Suripin,2008).
Sifat-sifat distribusi normal adalah koefisien kemelencengan (skewness) sama
dengan nol dan nilai koefisien kurtosis mendekati tiga (Jayadi,
2000). Selain itu terdapat sifat-sifat distribusi frekuensi komulatif berikut ini:
2. Distribusi Lognormal
Distribusi lognormal digunakan apabila nilai-nilai dari variabel random tidak mengikuti distribusi normal, tetapi nilai logaritmanya memenuhi distribusi normal. Sifat-sifat distribusi lognormal sebagai berikut:
Kofisien kemelencengan :
Koefisien kurtosis :
3. Distribusi gumbel
Rumus : (2.12)
Di mana :
Xt = curah hujan rencana dalam periode ulang T tahun (mm),
= curah hujan rata-rata hasil pengamatan (mm),
Yt = reduced variabel, parameter Gumbel untuk periode T tahun,
Yn = reduced mean, merupakan fungsi dari banyaknya data (n),
Sn = reduced standar deviasi, merupakan fungsi dari banyaknya data (n),
Sx = standar deviasi,
Xi = curah hujan maksimum (mm),
(32)
commit to user
17 Distribusi Gumbel mempunyai sifat:
Koefisien kemelencengan : Cs = 1,1396
Koefisien kurtosis : Ck = 5,4002
4. Distribusi Log Person III
Salah satu distribusi dari serangkaian distribusi yang dikembangkan Person yaitu menjadi perhatian ahli sumberdaya air adalah Log Person Type III. Tiga parameter penting yaitu harga rata-rata, simpangan baku dan koefisien kemelencengan. Jika koefisien kemencengan sama dengan nol, distribusi kembali ke distribusi Log Normal.
Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log Person type III:
1) Ubah data ke dalam bentuk logaritmis, X = log X.
2) Hitung harga rata-rata:
(2.13)
3) Hitung harga simpangan baku:
(2.14)
4) Hitung koefisien kemelencengan:
(2.15)
5) Logaritma debit dengan waktu balik yang dikehendaki dengan rumus:
(2.16)
(2.17)
dengan:
= Logaritma curah hujan dalam periode ulang T tahun (mm), = Jumlah pengamatan,
n = Jumlah data,
= koefisien kemencengan.
(33)
commit to user
18 Tabel 2.2 Tabel Pemilihan Jenis Distribusi
No. Jenis Distribusi Syarat
1. Normal Cs=0
Ck=0
2. Log Normal Cs (ln x) = Cv3+3Cv
Ck(ln x) = Cv8+6Cv6+15Cv4+16Cv2+3
3. Log Person Tipe III Jika semua syarat tidak terpenuhi
4. Gumbel Cs= 1,14
Ck= 5,4
2.2.7 Pemilihan Distribusi Hujan
Analisis frekuensi untuk pemilihan distribusi hujan yang sesuai untuk daerah yang ditinjau dapat dilakukan dengan metoda yang biasa digunakan di Indonesia, yaitu metode moment. Dengan menghitung parameter statistik seperti nilai rata-rata, standar deviasi, koefisien skewness, koefisien variasi, koefisien kurtosis dari data yang ada serta diikuti dengan uji statistik maka distribusi probabilitas hujan yang sesuai dapat ditentukan. Beberapa parameter yang berkaitan dengan analisis data yang meliputi:
1. Rata-rata
(2.18)
2. Standar Deviasi
Ukuran sebaran yang paling banyak digunakan adalah deviasi standar. Apabila penyebaran sangat besar terhadap nilai rata-rata maka nilai S akan besar, akan tetapi apabila penyebaran data sangat kecil terhadap nilai rata-rata maka nilai Sx akan kecil.
(34)
commit to user
19 dengan:
Sx = Standar Deviasi,
Xi = Curah hujan minimum,
X = Curah hujan rata-rata,
n = lamanya pengamatan.
3. Koefisien Skewness ( )
Kemencengan ( skewness ) adalah ukuran asimetri atau penyimpangan
kesimetrian suatu distribusi. Rumus kemencengan adalah:
(2.20)
4. Koefisien Variasi ( Cv )
Koefisien variasi adalah nilai perbandingan antara deviasi standar dengan nilai rata-rata hitung dari suatu distribusi. Koefisien variasi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
(2.21)
5. Koefisien Kurtosis (Ck)
Kurtosis merupakan kepuncakan ( peakedness ) distribusi. Biasanya hal ini
dibandingkan dengan distribusi normal yang mempunyai Ck = 3 dinamakan
mesokurtik, Ck < 3 berpuncak tajam dinamakan leptokurtik, sedangkan Ck > 3
berpuncak datar dinamakan platikurtik.
(2.22)
dengan:
n = panjang data,
= tinggi hujan rata-rata,
S = standar deviasi.
2.2.8 Uji Kecocokan Distribusi Hujan
Diperlukan penguji parameter untuk menguji kecocokan (the goodness of fittest
test) distribusi frekuensi sampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang
(35)
commit to user
20
Pengujian parameter yang sering dipakai aalah Chi-Kuadrat dan Smirnov Kolmogorov.
1. Uji Chi-Kuadrat
Uji Chi-Kuadrat mengunakan nilai χ2 yang dapat dihitung dengan persamaan
berikut:
(2.23)
Dengan:
χ2
= nilai Chi-Kuadrat terhitung,
Ef = frekuensi (banyak pengamatan) yang diharapkan sesuai dengan
pembagian kelasnya,
Of = frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama,
N = jumlah sub kelompok dalam satu grup.
Nilai χ2 yang diperoleh harus lebih kecil dari nilai χ2cr (Chi-Kuadrat kritik), untuk
satu derajat nyata tertentu yang diambil 5%. Derajat kebebasan dihitung dengan persamaan:
DK = K-(α+1) (2.24)
Dengan:
DK = derajat kebebasan,
K = banyaknya kelas,
α = banyaknya keterikatan (banyaknya parameter), untuk uji Chi-Kuadrat
adalah 2.
Nilai χ2cr diperoleh dari tabel nilai chi-Kuadrat kritik. Disarankan agar banyaknya
kelas tidak kurang dari 5 dan frekuensi absolut tiap kelas tidak kurang dari 5 pula.
2. Uji Smirnov Kolmogorov
Uji kecocokan Smirnov kolmogorov juga disebut uji kecocokan non parametrik karena pengujinya tidak menggunakan fungsi didtribusi tertentu, namun dengan memperhatikan kurva dan penggambaran data pada kertas probabilitas. Dari gambar dapat diketahui jarak penyimpangan setiap titik data terhadap kurva. Jarak
(36)
commit to user
21
penyimpangan terbesar merupakan nilai Δmaksdengann kemungkinan didapat nilai
lebih kecil dari nilai Δkritik , maka jenis distribusi yang dipilih dapat digunakan.
2.2.9 Perhitungan Hujan Periode Ulang
Perhitungan hujan periode ulang mengunakan distribusi Log Person Type III. Tiga parameter penting yang perlu di perhatikan adalah harga rata-rata, simpangan baku dan koefisien kemelencengan. Jika koefisien kemencengan sama dengan nol, distribusi kembali ke distribusi Log Normal.
Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log Person type III:
1) Ubah data ke dalam bentuk logaritmis, X = log X.
2) Hitung harga rata-rata:
(2.25)
3) Hitung harga simpangan baku:
(2.26)
4) Hitung koefisien kemelencengan:
(2.27)
5) Logaritma debit dengan waktu balik yang dikehendaki dengan rumus:
(2.28)
(2.29)
dengan:
= Logaritma curah hujan dalam periode ulang T tahun (mm), = Jumlah pengamatan,
n = Jumlah data,
= koefisien kemencengan.
Nilai-nilai G dapat diambil dari tabel 2.2 untuk nilai Cs posotif dan tabel 2.3 untuk nilai Cs negative. Jadi dengan nilai Cs yang dihitung dan waktu balik yang dikehendaki maka G dapat diketahui.
(37)
commit to user
22
Tabel 2.3. Coefficient of Skewness Log Pearson type III (Asimetri Coefficient -
(38)
commit to user
23
Tabel 2.4. Coefficient of Skewness Log Pearson type III (Asimetri Coefficient -
(39)
commit to user
24
2.2.10 Perhitungan Hidrograf Satuan 2.2.10.1 Hidrograf Satuan
Konsep hidrograf satuan sering digunakan untuk melakukan transformasi dari hujan menjadi debit aliran. Hidrograf satuan didefinisikan sebagai hidrograf limpasan langsung (tanpa aliran dasar) yang tercatat di ujung hilir DAS yang
ditimbulkan oleh hujan efektif sebesar 1 mm yaang terjadi sacara merata di
permukaan DAS dengan intensitas tetap dalam suatu durasi tertentu (Bambang
Triatmojo,2008).
Hidrograf satuan merupakan model sederhana yang menyatakan respon DAS terhadap hujan. Tujuan dari hidrograf satuan adalah untuk memperkirakan hubungan antara hujan efektif dan aliran permukaan.
Suatu sistem DAS mempunyai sifat khas yang menyatakan respon DAS terhadap
suatu masukan tertentu yang berdasarkan pada tiga prinsip (Sherman, 1932).
Ketiga prinsip tersebut adalah:
1. Pada hujan efektif berintensitas seragam pada suatu daerah aliran tertentu,
intensitas hujan yang berbeda tetapi memiliki durasi sama akan menghasilkan limpasan dengan durasi sama meskipun jumlahnya berbeda.
2. Untuk hujan efektif berintensitas seragam pada suatu daerah aliran tertentu,
intensitas hujan yang berbeda tetapi memiliki durasi sama akan menghasilkan hidrograf limpasan dimana ordinatnya pada sembarang waktu memiliki proporsi yang sama dengan proporsi intensitas huja efektifnya. Ordinat
hidrograf satuan sebanding dengan volume hujan efektif yang
menimbulkannya.
3. Prinsip superposisi dipakai pada hidrograf yang dihasilkan oleh hujan efektif
berintensitas seragam yang memiliki periode-periode yang berdekatan dan atau tersendiri.
Penggunaan hidrograf satuan lebih banyak memberikan hasil yang memuaskan untuk berbagai kondisi. Sehingga, teori hidrograf satuan banyak dipakai dalam menentukan debit banjir atau banjir rencana.
(40)
commit to user
25
2.2.10.2 Hidrograf Satuan Sintesis
Jika di suatu daerah tidak tersedia data hidrologi maka untuk menurunkan hidrograf satuan, perlu dibuat hidrograf satuan sintetis yang didasarkan pada kerakteristik fisik dari DAS.
1. Metode Nakayasu
Hidrograf satuan sintesis Nakayasu dikembangkan berdasarkan beberapa sungai
di Jepang (Soemarto, 1987).
(2.30)
(2.31)
untuk L>15 km (2.32)
untuk L<15 km (2.33)
(2.34)
(2.35)
Dengan:
Qp = debit puncak banjir,
A = luas DAS (km2),
Re = curah hujan efektif (1 mm),
Tp = waktu dari permulaan banjir sampai puncak hidrograf banjir (jam),
T0,3 = waktu dari puncak banjir sampai 0,3 kali debit puncak banjir (jam),
tg = waktu konsentrasi (jam),
Tr = satuan waktu dari curah hujan (jam),
α = koefisien karakteristik DAS biasanya diambil 2,
L = panjang sungi utama (km).
Dstribusi hujan Nakayasu merupakan hasil analisis dengan memanfaatkan data hujan 4 jam-jaman.
Tabel 2.5 Distribusi hujan Nakasayu
T 1 2 3 4
0,4050 0,3125 0,1475 0,1350
(41)
commit to user
26
Gambar 2.3 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Bentuk hidrograf satuan diberikan oleh persamaan berikut:
1) Pada kurva naik (0 < t < Tp)
(2.36)
2) Pada kurva turun (Tp < t < Tp + T0,3)
(2.37)
3) Pada kurva turun
(2.38)
4) Pada kurva turun
(2.39)
2.2.10.3 Metode Tadashi Tanimoto
Merupakan hasil analisis dengan memanfaatkan data hujan jam-jaman yang ada di pulau Jawa dengan menggunakan lama hujan 8 (delapan) jam. Model agihan tersebut seperti yang ditunjukan dalam tabel 2.4
Tabel 2.6 Distribusi hujan Tadashi Tanimoto
Waktu (jam ke-) 1 2 3 4 5 6 7 8
% distribusi hujan 26 50 17 13 7 5,5 4 3,5
% distribusi hujan komulatif 26 50 67 80 87 92,5 96,5 100
(42)
commit to user
27
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1
Jenis Penelitian
Metode Penelitian yang dipakai adalah metode deskriptif kuantitatif. Bertujuan menggambarkan dan mengungkapkan suatu masalah, keadaan, peristiwa, sebagaimana adanya atau mengungkap fakta secara lebih mendalam mengenai analisis banjir tahunan.
Penelitian diskriptif adalah penelitian yang berusaha menggambarkan kegiatan penelitian. Penelitian diskriptif ini juga disebut penelitian pra eksperimen karena dalam penelitian ini dilakukan eksplorasi, menggambarkan, dengan tujuan untuk dapat menerangkan dan memprediksi terhadap suatu gejala yang berlaku atas
dasar data yang diperoleh di lapangan (Sukardi, 2009).
Sedangkan penelitian kuantitatif adalah penelitian ilmiah yang sistematis terhadap bagian-bagian dan fenomena serta hubungan-hubungannya. Tujuan penelitian kuantitatif adalah mengembangkan dan menggunakan model-model matematis, teoro-teori dan hipotesis yang berkaitan dengan fenomena alam.
3.2
Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian adalah Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo hulu Sub DAS Bengawan Hulu 3 yang terletak di Kabupaten Wonogiri, Jawa Tengah.
(43)
commit to user
28
Sumber: The Study on Counter for Sedimentation in the Wonogiri Multipurpose Dam(2007)
Gambar 3.1 DAS Wongiri Hulu 3
Sub Das Bengawan Solo hulu 3 ditunjukkan dalam Gambar 3.2 di bawah ini:
Gambar 3.2 DAS Bengawan Solo Hulu
3.3
Data yang Dibutuhkan
Dalam penelitian ini, penulis menggunakan sumber data sekunder. Sumber yang tidak langsung memberikan data kepada pengumpul data, misalnya lewat orang
lain atau dokumen (Sugiyono, 2009). Data sekunder yang penulis peroleh yaitu
(44)
commit to user
29 Data yang dibutuhkan adalah:
1. Peta DAS beserta lokasi stasiun hujan di Daerah Aliran Sungai Bengawan
Solo Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3
2. Peta batas DAS untuk Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3.
3. Data sekunder, yaitu data hujan dari stasiun pengukur hujan selama 13 tahun
dari tahun 1999-2011 di Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3.
3.4
Alat yang Digunakan
Alat bantu yang digunakan dalam kajian ini adalah perangkat lunak:
1. Program Microsoft Excel atau terapan untuk pengolahan data hujan.
2. Program Auto CAD untuk pengolahan peta DAS.
3.5
Langkah-langkah Penelitian
3.5.1 Mengumpulkan Data dan Informasi
1. Tahap persiapan
Tahap dimaksudkan untuk mempermudah jalannya penelitian, seperti pengumpulan data, analisis, dan penyusunan laporan.
Tahap persiapan meliputi:
a. Studi Pustaka
Studi pustaka dimaksudkan untuk mendapatkan arahan dan wawasan sehingga mempermudah dalam pengumpulan data, analisis data maupun dalam penyusunan hasil penelitian.
2. Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan dengan menggunakan data pencatatan curah hujan yang dimiliki oleh kantor DPU kota Wonogiri.
3.5.2 Mengolah Data
Setelah mendapatkan data yang diperlukan, langkah selanjutnya adalah pengolahan data tersebut. Pada tahap pengolahan atau menganalisis data dilakukan dengan menghitung data yang ada dengan rumus yang sesuai.
(45)
commit to user
30
Hasil dari suatu pengolahan data digunakan kembali sebagai data untuk menganalisis yang lainnya dan berlanjut seterusnya sampai mendapatkan hasil akhir tentang analisis banjir tahunan di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3.
3.5.3 Penyusunan Laporan
Seluruh data sekunder yang telah terkumpul kemudian diolah atau dianalisis untuk mendapatkan hasil akhir yang dapat menganalisis Banjir Tahunan di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3.
3.6
Diagram Alir Tahapan Penelitian
Tidak
Start
Data:
Peta DAS Bengawan Solo Hulu
Data hujan harian STA
Penentuan data hujan maksimum tahunan
Uji Konsistensi
Konsisten
Pemanggahan Dengan RAPS
A Ya
(46)
commit to user
31
Gambar 3.3 Diagram Alir Proses Penelitian Banjir Tahunan DAS Bengawan Solo Hulu di Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3
Perhitungan parameter statistik
Pemilihan Distribusi Hujan
Uji Kecocokan Distribusi Hujan
Perhitungan Hujan Periode Ulang Perhitungan Hujan Daerah
Perhitungan Hujan Efektif Periode Ulang
Perhitungan Hidrograf Satuan
Perhitungan Banjir Periode Ulang
Selesai A
(47)
commit to user
32
BAB 4
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil Pengumpulan Data
Analisis dan pembahasan dalam penelitian Analisis Banjir Tahunan Daerah Aliran Sungai (DAS) Bengawan Solo Hulu Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3, menggunakan data berupa data curah hujan dari tahun 1999-2011 sebagai data awal. Data curah hujan diperoleh dari Perusahaan Umum Jasa Tirta 1 dan Dinas Pengairan, Energi dan Sumber Daya Mineral Kabupaten Wonogiri.
Penelitian ini menggunakan dua stasiun hujan yaitu stasiun hujan Baturetno dan stasiun hujan Watugede. Data hujan tahunan Sub DAS Bengawan Solo Hulu3 adalah komulatif data hujan dalam setahun, dapat di lihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Data Hujan Tahunan Stasiun Hujan Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3
Tahun
Curah Hujan Tahunan (i) mm/tahun
Baturetno Watugede
1999 2159 2667
2000 1625 2477
2001 1437 2010
2002 430 647
2003 1042 347
2004 825 868
2005 671 1061
2006 1235 1867
2007 500 530
2008 927 1198
2009 845 2407
2010 2014 1911
2011 1600 3720
(48)
commit to user
33
4.2
Uji Kepanggahan Data Hujan
Setelah memperoleh data hujan maksimum harian tahunan, perlu dilakukan pengujian validitas data hujan. Pengujian validitas data hujan bisa dilakukan
menggunakan metode Rescaled Adjusted Sums (RAPS).
4.2.1 Uji Kepanggahan Metode RAPS
Contoh perhitungan untuk stasiun hujan Baturetno tahun 1999 adalah:
Hujan (i) tahun 1999 = 2159 mm
Hujan (i) rerata 13 tahun = (jumlah hujan 13 tahun : jumlah data hujan)
=15310 = 1177,692 mm
13
Sk* = 2159 − 1177,692 = 981,308
Kum Sk* = 0,000 + 981,308 = 981,308
Sk** = (Kum Sk* : Standar Deviasi)
=981,308 = 1,767
555,481
Kum Sk** = 0,000 + 1,767 = 1,767
Hasil Uji Kepanggahan untuk stasiun hujan Baturetno dengan cara RAPS
(49)
commit to user
34
Tabel 4.2 Uji Kepanggahan pada Stasiun Pencatat Hujan Baturetno
Tahun i
(mm) Sk* Kum Sk* Sk** Kum Absolut
1999 2159 981,308 981,308 1,767 1,767 1,767
2000 1625 447,308 1428,615 0,805 2,572 2,572
2001 1437 259,308 1687,923 0,467 3,039 3,039
2002 430 -747,692 940,231 -1,346 1,693 1,693
2003 1042 -135,692 804,538 -0,244 1,448 1,448
2004 825 -352,692 451,846 -0,635 0,813 0,813
2005 671 -506,692 -54,846 -0,912 -0,099 0,099
2006 1235 57,308 2,462 0,103 0,004 0,004
2007 500 -677,692 -675,231 -1,220 -1,216 1,216
2008 927 -250,692 -925,923 -0,451 -1,667 1,667
2009 845 -332,692 -1258,615 -0,599 -2,266 2,266
2010 2014 836,308 -422,308 1,506 -0,760 0,760
2011 1600 422,308 0,000 0,760 0,000 0,000
Jumlah 15310
Rerata 1177,692
SD 555,481
N 13
Q Abs
3,039
<
Nilai
Kriktik Keterangan
Maks Abs
(Q/√n) 0,843 1,164 Panggah
Nilai QRAPS hit (maks) di stasiun Baturetno terdapat pada tahun 2001 dengan nilai Q
Absolut adalah 3,039 dan nilai Q√n sebesar 0,843. Untuk selanjutnya nilai Q√n
akan dibandingkan dengan nilai kritik yang terdapat 2.1 dengan n = 13 (dilakukan
interpolasi terlebih dahulu) dan Confidence Interval 95%. Hasil dari perbandingan
adalah QRAPS hit (maks)< QRAPS kritikyang berarti stasiun Baturetno panggah.
Tabel 4.3 hasil Uji Kepanggahan Das Bengawan Solo Hulu
No Nama STA
Pencatat Hujan
Q Abs
Maks Q/sqrt(n)
Nilai
Kritik Q Keterangan
1 Baturetno 3,039 0,843 <1,164 Panggah
(50)
commit to user
35
4.3
Perhitungan Hujan Daerah Harian maksimum
Untuk menentukan hujan harian maksimum tiap stasiun dalam tahun yang sama diambil hujan maksimum tahunan tiap stasiun. Langkah selanjutnya adalah mencari hujan harian pada stasiun-stasiun yang lain pada hari kejadian yang sama dalam tahun yang sama.
Tabel 4.4 Data Hujan Harian Maksimum Tahunan Sub DAS Bengawan Solo Hulu3 di tinjau dari Stasiun Baturetno
Tahun Baturetno
(mm) Tanggal
Watugede (mm)
1999 78 17Januari 0
2000 73 22Februari 0
2001 53 19November 0
2002 96 18November 5
2003 110 27Februari 50
2004 94 19Februari 0
2005 56 12Februari 18
2006 123 20Desember 26
2007 163 26Desember 87
2008 69 02Februari 0
2009 73 29November 46
2010 87 15September 0
2011 67 25Januari 57
Sumber: Dinas Pengairan Kabupaten Wonogiri
Dari data hujan harian maksimum tahunan akan dihitung hujan daerah diDAS Bengawan Solo Hulu menggunakan metode Poligon Thiessen.
(51)
commit to user
36
Poligon Thiessen DAS Bengawan Solo Hulu dengan 2 Stasiun hujan dapat di lihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1Poligon Thiessen DAS Bengawan Solo Hulu dengan 2 Stasiun hujan
Dari Poligon Thiessen yang sudah dibuat selanjutnya dihitung luas masing-masing wilayah dengan menggunakan program AutoCAD.
Hasilnya adalah sebagai berikut:
Luas DAS Bengawan Solo Hulu = 205,529 km2
Luas poligon stasiun hujan Baturetno = 110,752km2
Luas poligon stasiun hujan Watugede = 94,777 km2
Koefisien Thiessen Baturetno = 110,752 / 205,529
= 0,539
Koefisien Thiessen Watugede = 94,777 / 205,529
= 0,461
Contoh perhitungan hujan daerah harian maksimum tahun 2007 adalah: Hujan daerah tahun 2007 = (163x0,539) + (87x0,461)
= 127,964
Watugede Baturetno
(52)
commit to user
37
Tabel 4.5 Hujan Daerah Harian Maksimum Tahunandengan acuan terbesar Stasiun Baturetno
Tahun Baturetno
(mm) Tanggal
Watugede (mm)
Hujan Daerah(mm)
1999 78 17-Jan 0 42,042
2000 73 22-Feb 0 39,347
2001 53 19-Nop 0 28,567
2002 96 18-Nop 5 54,049
2003 110 27-Feb 50 82,340
2004 94 19-Feb 0 50,666
2005 56 12-Feb 18 38,482
2006 123 20-Des 26 78,283
2007 163 26-Des 87 127,964
2008 69 02-Feb 0 37,191
2009 73 29-Nop 46 60,553
2010 87 15-Sep 0 46,893
2011 67 25-Jan 57 62,390
Tabel 4.6Hujan Daerah Harian Maksimum Tahunan dengan acuan terbesar Stasiun Watugede
Tahun Watugede Tanggal Baturetno Hujan
Daerah
1999 143 23-Nop 3 67,540
2000 143 07-Apr 52 93,951
2001 109 17-Jan 26 64,263
2002 67 10-Mei 29 46,518
2003 50 27-Feb 110 82,340
2004 55 21-Feb 33 43,142
2005 85 06-Mar 0 39,185
2006 87 30-Agus 0 40,107
2007 87 26-Des 163 127,964
2008 68 04-Feb 0 31,348
2009 98 12-Feb 0 45,178
2010 97 17-Mar 59 76,518
2011 97 09-Jan 3 46,334
Dari hujan daerah yang ditinjau dari stasiun Baturetno dan stasiun Watugede, kemudian dipilih hujan daerah terbesar untuk di analisis menggunakan uji parameter statistik.
(53)
commit to user
38
Tabel 4.7 Hujan Daerah Harian Maksimum Tahunan
Tahun Hujan Daerah
Maks (mm)
1999 67,540
2000 93,951
2001 64,263
2002 54,049
2003 82,340
2004 50,666
2005 39,185
2006 78,283
2007 127,964
2008 37,191
2009 60,553
2010 76,518
2011 62,390
4.4
Perhitungan Parameter Statistik
4.4.1 Parameter Statistik
Setelah di hitung besarnya hujan daerah harian maksimum tahunan, dilakukan uji kesesuaian distribusi.Denganmenghitung parameter statistik seperti nilai rata-rata, standar deviasi (S) , koefisien variasi (Cv), koefisien skewness (Cs), dan koefisien kurtosis (Ck) dari data yang ada serta diikuti dengan uji statistik maka distribusi probabilitas hujan yang sesuai dapat ditentukan.
Hasil perhitungan untuk menentukan jenis distribusi dan nilai S, Cv, Cs dan Ck dari data normal adalah:
Rerata (X) = 894,893/13 = 68,838
S = = 24,186
Cv = 24,186 = 0,351
68,838
Cs = 158354,631 = 1,102
(54)
commit to user
39 Hasil dispersi data logaritma normal adalah:
Rerata (X) = 54,315/13 = 4,178
S = = 0,340
Cv = 0,340= 0,351
4,178
Cs = 0,044 = 0,110
Ck = 0,401 = 3,861
Dari hasil perhitungan maka jenis distribusi data yang digunakan adalah Log Person Type III.
Tabel 4.8Hasil Pemilihan Jenis Distribusi
Jenis
Syarat
Hasil
Keputusan Distribusi
Perhitungan
Normal Cs = 0 Cs = 1,10 No
Ck = 3 Ck = 5,46 No
Log Normal
Cv3+3Cv Cs(lnx)=0 Cs = 0,11 No
Cv8+6Cv6+15Cv4+16Cv2+3
Ck(lnx)=3 Ck = 3,86 No
Pearson III Cs > 0 Cs = 1,10 yes
Ck = 1,5 Cs2 + 3 Ck = 5,46 No
Log Pearson
III Jika semua syarat tidak terpenuhi
Cs = 0,11 Yes
Ck = 3,86 Yes
Gumbell Cs = 1,14 Cs = 1,10 No
Ck = 5,4 Ck = 5,46 No
4.4.2 Pengujian Jenis Distribusi
Diperlukan penguji parameter untuk menguji kecocokan (the goodness of fittest
test) distribusi frekuensi sampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang
(55)
commit to user
40
Tabel 4.9 Tabel Probabilitas Curah Hujan ( Metode Log Person Type III)
No X Sn Log Xi G Pr P (x) [Sn (x) - P (x)]
(mm) (%)
1 37,18 7,14 1,570 -1,656 95,296 4,704 2,439 2 39,20 14,29 1,593 -1,500 103,698 -3,698 17,984 3 50,65 21,43 1,705 -0,745 76,337 23,663 2,235 4 54,04 28,57 1,733 -0,555 69,437 30,563 1,992 5 60,55 35,71 1,782 -0,220 57,294 42,706 6,992 6 62,39 42,86 1,795 -0,132 54,101 45,899 3,042 7 64,27 50,00 1,808 -0,044 50,895 49,105 0,895 8 67,56 57,14 1,830 0,103 45,739 54,261 2,881 9 76,52 64,29 1,884 0,470 27,996 72,004 7,718 10 78,27 71,43 1,894 0,536 11,733 88,267 16,838 11 82,33 78,57 1,916 0,685 10,813 89,187 10,616 12 93,96 85,71 1,973 1,074 8,409 91,591 5,877 13 127,95 92,86 2,107 1,984 2,793 97,207 4,350
Xr = 1,815
SD = 0,147
Cs = 0,109
Tingkat signifikasi yang dipakai adalah 5 %. Perhitungan yang dilakukan dengan uji chi kuadrat adalah:
Jumlah kelas = 1 + 3,22 log(13) = 4,59 ≈ 5
Derajat kebebasan = 2
Δ kritis = 5,991 Frekuensi harapan = 2,6
Tabel 4.10 Perhitungan Uji Chi Kuadrat DAS Bengawan Solo Hulu Log Person Type III
No Probability (P)
Expected Frequency
(Ef)
Ovserved Frequency
(Of)
Ef - Of (Ef - Of)2
1 0,00 < P 20,00 2,6 1 1,6 2,56
2 20,00 < P 40,00 2,6 2 0,6 0,36 3 40,00 < P 60,00 2,6 4 -1,4 1,96 4 60,00 < P 80,00 2,6 1 1,6 2,56 5 80,00 < P 100,00 2,6 4 -1,4 1,96
Jumlah 12 9,40
Uji Chi Kuadrat dari tabel 4.10 menghasilkan x2 = 9,40 dan nilai x2kritis = 5,991,
(56)
commit to user
41
4.5
Perhitungan Hujan Periode Ulang
Perhitungan parameter statistik data menghasilkan bahwa distribusi hujan yang dipakai adalah Log Person Type III. Data masukan dalam perhitungan ini adalah hujan daerah maksimum dari kedua stasiun hujan.
Tabel 4.11Tabel Perhitungan parameter logaritma data hujan daerah
Tahun R24 Max ln X ln X-ln Xi (ln X-ln Xi)
2
(ln X-ln Xi)3
1999 67,540 4,213 0,035 0,001 0,000
2000 93,951 4,543 0,365 0,133 0,048
2001 64,263 4,163 -0,015 0,000 0,000
2002 54,049 3,990 -0,188 0,035 -0,007
2003 82,340 4,411 0,233 0,054 0,013
2004 50,666 3,925 -0,253 0,064 -0,016
2005 39,185 3,668 -0,510 0,260 -0,133
2006 78,283 4,360 0,182 0,033 0,006
2007 127,964 4,852 0,674 0,454 0,306
2008 37,191 3,616 -0,562 0,316 -0,178
2009 60,553 4,104 -0,075 0,006 0,000
2010 76,518 4,338 0,159 0,025 0,004
2011 62,390 4,133 -0,045 0,002 0,000
Jumlah 894,893 54,315 0,000 1,384 0,044
S = = 0,340
Ln Xi = 54,315 / 13 = 4,178
Cs = 0,044 = 0,110
Koefisien distribusi Log Person Type III (G) ditentukan dari hasil perhitungan koefisien kemelencengan. Nilai koefisien kemelencengan 0,110 sehingga akan diperoleh nilai G yang sesuai.
Log Person Type III :
Log Xn = Ln Xi + (GxS)
Hujan periode ulang 2 tahunan :
Log X2 = 4,178 + (-0,017 x 0,340)
= 4,172
(57)
commit to user
42
Tabel 4.12 Tabel perhitungan hujan periode ulang Log Person Type III
T G G.S ln Xi + G.S Rt (mm/hr)
2 -0,017 -0,006 4,172 64,839
5 0,836 0,284 4,462 86,620
10 1,292 0,439 4,617 101,125
20 1,621 0,550 4,728 113,063
50 2,107 0,715 4,894 133,363
100 2,400 0,815 4,993 147,313
200 2,670 0,907 5,085 161,457
1000 3,230 1,097 5,275 195,269
Contoh Perhitungan hujan efektif periode ulang 2 tahun Log Person III:
Hujan efektif = Hujan 2 tahun x koefisien aliran
= 64,839x 0,396
= 25,676
Koefisien aliran = 0,396 (Wahyu Utomo, 2008).
Dalam penelitian di DAS Bengawan Solo, analisis Log Person Type III menggunakan persentase sebaran hujan 4 jaman (Sobriyah, 2003).
Tabel 4.13 Tabel persentase sebaran hujan 4 jaman
Waktu (jam ke-) 1 2 3 4
Persentase sebaran 0,4050 0,3125 0,1475 0,1350
Sumber: (Sobriyah, 2003)
Hujan efektifjam-jaman periode ulang
= Hujan 2 tahun x presentasi sebaran jam ke 1 x koefisien aliran
= 64,839 x 0,4050 x 0,396
= 10,399
Hasil perhitungan hujan efektif jam-jama periode ulang dapat di lihat dalam Tabel 4.14 Tabel hasil perhitungan hujan efektif jam-jaman periode ulang.
(58)
commit to user
43
Tabel 4.14 Tabel hasil perhitungan hujan efektif jam-jaman periode ulang
Hujan
1 2 3 4
Kala Ulang (T)
2 10,399 8,024 3,787 3,466
5 13,892 10,719 5,059 4,631
10 16,218 12,514 5,907 5,406
20 18,133 13,992 6,604 6,044
50 21,389 16,504 7,790 7,130
100 23,626 18,230 8,605 7,875
200 25,894 19,980 9,431 8,631
1000 31,317 24,165 11,406 10,439
4.6
Perhitungan Hidrograf Satuan Nakayasu
4.6.1 Distribusi Hujan Nakayasu 4 jam-jaman
Data DAS Bengawan Solo Hulu :
Luas Daerah Aliran Sungai (DAS) = 205, 53 km2
Panjang Sungai (L) = 27,30 km
Tabel 4.15 Tabel hasil perhitungan hidrograf satuan Nakayasu
t Qt Ket Q Komulatif Kontrol UH
Koreksi (m3/dt)
0 0,000 0,000 0,000 0,000
1 0,534 Qa 0,534 1923,942 0,432
2 2,821 2,821 10154,625 2,281
3 7,464 7,464 26870,944 6,036
3,570 11,332 11,332 40793,939 9,163
4 9,946 9,946 35806,888 8,043
5 7,343 Q1 7,343 26433,389 5,938
6 5,420 5,420 19513,677 4,383
7 4,002 4,002 14405,401 3,236
7,537 3,400 3,400 12238,872 2,749
8 3,096 3,096 11144,444 2,503
9 2,529 Q2 2,529 9102,958 2,045
10 2,065 2,065 7435,441 1,670
11 1,687 1,687 6073,386 1,364
12 1,378 1,378 4960,838 1,114
13 1,126 1,126 4052,092 0,910
13,487 1,020 1,020 3671,840 0,825
(59)
commit to user
44 Sambunga halaman sebelumnya.
14 0,944 0,944 3396,807 0,763
15 0,811 0,811 2918,529 0,656
16 0,697 0,697 2507,593 0,563
17 0,598 0,598 2154,519 0,484
18 0,514 Q3 0,514 1851,158 0,416
19 0,442 0,442 1590,510 0,357
20 0,380 0,380 1366,563 0,307
21 0,326 0,326 1174,148 0,264
22 0,280 0,280 1008,825 0,227
23 0,241 0,241 866,780 0,195
24 0,207 0,207 744,736 0,167
Hasil perhitungan hidrograf satuan Nakayasu adalah:
Menghitung waktu konsentrasi (Tg)
Tg = 0,40 + 0,058 L (untuk L > 15 km)
= 0,21 L0.70 (untuk L < 15 km)
= 1,983 jam
Menghitung koefisien alpha (α)
α = 1/Tg x 0,47 (A.L)0,25
= 1,065 diambil 2
Menentukan satuan waktu yang digunakan (tr)
Tr = (0,5 - 1) Tg
= 1,983
Menghitung wktu puncak (Tp)
Tp = Tg + 0,80 tr
= 3,570 jam, diambil 4 jam
Menghitung waktu resesi (T0,3)
T0,3 = αx Tg
= 3,967 jam, diambil 4 jam
1,5T0,3 = 1,5 x 1,5T0,3
(60)
commit to user
45
Mengitung Debit puncak (Qp)
Qp = 1/3,6 x A.Re x 1/(0,3 Tp + T0,3)
= 11,333 m3/dt
Tp + T0,3 = 7,537 jam ≈ 8 jam
Tp + T0,3 + 1,5T0,3 = 13,487 jam ≈ 14 jam
Contoh perhitungan unit hidrograf satuan Nakayasu mengikuti interval sebagai berikut:
Pada kurva naik : 0 < t < Tp Perhitungan pada jam ke 2 :
Q = 2,821
3,570 2 11,333x
2,4
Pada kurva turun :
Selang nilai : Tp < t < (Tp + T0,3)
Perhitungan pada jam ke 5:
Q = 11,333x0,3 3,967 7,343
3,570 -5
Selang nilai : (Tp + T0,3) < t < (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3)
Perhitungan pada jam ke 10:
Q = 11,333x0,3 1,5x3,967 2,065
967 , 3 5 , 0 3,570 -10 x
Selang nilai : t >(Tp + T0,3 + 1,5 T0,3)
Perhitungan pada jam ke 20:
Q = 11,333x0,3 2x3,967 0,380
967 , 3 5 , 1 3,570 -20 x
Unit hidrograf yang dihasilkan harus dibagi dengan faktor koreksi untuk menjadikan unit hidrograf per satu milimeter. Faktor koreksi unit hidrograf yaitu perbandingan antara jumlah volume dengan luas DAS. Contoh perhitungan koreksi unit hidrograf satuan Nakayasu pada jam ke 5 adalah:
(61)
commit to user
46 Kontrol :
Vtot = ∑ kontrol x 3600 (m³) = 254162,844 m3 = 2,5416 x 10 14mm3
Luas = Luas DAS = 2,0553x 10 14mm2
V total/ Luas = 2,5416 x 10 14/2,0553x 10 14= 1,237 mm
Hujan harusnya 1 mm perlu di koreksi = 1/(Vtot/Luas) x Q kom Kontrol Koreksi :
Vtot = ∑ UH Koreksi x 3600 (m³) = 205529,752 m3 = 2,0553x 10 14mm3
Luas = Luas DAS = 2,0553x 10 14 mm2
V total/ Luas = 2,0553x 10 14/2,0553x 10 14= 1,00 mm
Unit hidrograf terkoreksi = (1/1,237) x 7,343
= 5,938 mm3/hari
Gambar 4.2Grafik Hidrograf Satuan Nakayasu
Qp merupakan debit puncak banjir yang terjadi pada saat waktu puncak (Tp) di jam ke 3,47 4. Kemudian waktu dari puncak banjir turun sampai 0,3 kali debit puncak banjir.
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
HIDROGRAF SATUAN
Qp Qp Qp Qp
0,3 Qp
0,32 Qp
1,5 T 0,3 T 0,3
Tp
t (jam) Q (m3/dt)
(1)
commit to user
66 Sambungan halaman sebelumnya.
23 0,191 1,845 1,982 1,634 1,693 1,061 0,970 0,821 0,973 10,980 24 0,164 1,585 1,703 1,404 1,454 0,912 0,834 0,706 0,836 9,434 25 0,141 1,362 1,463 1,206 1,250 0,783 0,716 0,606 0,719 8,106 26 0,121 1,170 1,257 1,037 1,074 0,673 0,615 0,521 0,617 6,964 27 0,104 1,006 1,080 0,891 0,923 0,578 0,529 0,448 0,530 5,984 28 0,090 0,864 0,928 0,765 0,793 0,497 0,454 0,385 0,456 5,141 29 0,077 0,742 0,797 0,657 0,681 0,427 0,390 0,330 0,392 4,417 30 0,066 0,638 0,685 0,565 0,585 0,367 0,335 0,284 0,336 3,795 31 0,057 0,548 0,589 0,485 0,503 0,315 0,288 0,244 0,289 3,261 32 0,049 0,471 0,506 0,417 0,432 0,271 0,248 0,210 0,248 2,802 33 0,042 0,405 0,435 0,358 0,371 0,233 0,213 0,180 0,213 2,407 34 0,036 0,348 0,373 0,308 0,319 0,200 0,183 0,155 0,183 2,068 35 0,031 0,299 0,321 0,264 0,274 0,172 0,157 0,133 0,158 1,777 36 0,027 0,257 0,276 0,227 0,235 0,148 0,135 0,114 0,135 1,527 37 0,023 0,220 0,237 0,195 0,202 0,127 0,116 0,098 0,116 1,312 38 0,020 0,189 0,203 0,168 0,174 0,109 0,100 0,084 0,100 1,127 39 0,017 0,163 0,175 0,144 0,149 0,094 0,086 0,072 0,086 0,968 40 0,015 0,140 0,150 0,124 0,128 0,080 0,074 0,062 0,074 0,832 41 0,012 0,120 0,129 0,106 0,110 0,069 0,063 0,053 0,063 0,715 42 0,011 0,103 0,111 0,091 0,095 0,059 0,054 0,046 0,054 0,614 43 0,009 0,089 0,095 0,079 0,081 0,051 0,047 0,039 0,047 0,528 44 0,008 0,076 0,082 0,067 0,070 0,044 0,040 0,034 0,040 0,453 45 0,007 0,065 0,070 0,058 0,060 0,038 0,034 0,029 0,035 0,390 46 0,006 0,056 0,060 0,050 0,052 0,032 0,030 0,025 0,030 0,335 47 0,005 0,048 0,052 0,043 0,044 0,028 0,025 0,022 0,025 0,288 48 0,004 0,042 0,045 0,037 0,038 0,024 0,022 0,018 0,022 0,247 Debit maksimum bulan Januari dari hujan 2 harian bulanan adalah 195,823 m3/dt.
(2)
commit to user
67
Setelah diperoleh debit banjir bulanan maksimum tahunan, kemudian dibandingkan dengan debit banjir Q2, Q5 dan Q10.
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Banjir Bulanan Maksimum Tahunan dengan Banjir Tahunan Periode Ulang
Grafik di atas menunjukkan bahwa pada bulan Januari-April dan bulan November berpotensi banjir Q2. Sedangkan bulan Desember berpotensi banjir Q10.
Tabel 4.33 Tabel Rekapitulasi Debit Banjir 2 Harian Bulanan Bulan Debit m³/dt
Januari 195,823 Februari 222,489 Maret 195,260 April 223,204 Mei 144,648 Juni 147,619 Juli 18,030 Agustus 122,469 September 105,925 Oktober 95,468 November 215,608 Desember 295,085 0.000 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 350.000 Potensi Debit Q2 Q5 Q10 Bulan Q m3/dt
(3)
commit to user
68
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari hasil analisis dan perhitungan banjir tahunan Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Hulu di Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3 dapat ditarik kesimpulan :
1. Dari hasil analisis dan perhitungan pola distribusi hujan di Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Hulu Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3 mengikuti pola distribusi hujan Log Person Type III.
2. Hasil perhitungan debit banjir Periode ulang sebagai berikut : Q2= 181,518 m3/dt, Q5= 242,498 m3/dt, Q10 = 283,109 m3/dt, Q20 = 316,534 m3/dt, Q50 = 373,369 m3/dt, Q100 = 412,425 m3/dt, Q200 = 452,013 m3/dt, Q1000 = 546,683 m3/dt dengan menggunakan metode Nakayasu.
3. Potensi banjir tahunan berdasarkan hujan 2 harian maksimum tahunan pada tahun 1999, 2001, 2003-2004, 2006, 2009-2011 berpotensi banjir Q2. Tahun 2000 berpotensi banjir Q5. Tahun 2007 berpotensi banjir Q10. Potensi banjir bulanan berdasarkan hujan 2 harian maksimum bulanan pada kurun analisis tahun 1999-2011, bulan Januari-April dan November berpotensi banjir Q2. Bulan Desember berpotensi banjir Q10
(4)
commit to user
69
5.2
Saran
Untuk penelitian selanjutnya dapat diberikan beberapa saran sebagai berikut:
1. Untuk penelitian selanjutnya diperlukan data yang lebih lengkap dari stasiun pecatat hujan. Untuk memperoleh data hujan yang lengkap dan akurat diperlukan adanya alat pencatat hujan dengan kondisi yang masih bagus. Dilakukan pemeriksaan berkala agar tidak terjadi kerusakan ataupun pergeseran alat pengukur hujan.
2. Untuk menanggulangi resiko terjadinya banjir, diharapkan ada kerja sama antar pihak-pihak terkait serta keikutsertaan masyarakat dalam kegiatan pencegahan banjir.
(5)
commit to user
70
PENUTUP
Puji syukur kami panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas rahmat dan berkat-NYA sehingga kami dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman dan semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Tugas Akhir ini.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan dalam dasar teori maupun kekurangtelitian dalam perhitungan. Untuk itu kami mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun untuk menyempurnakan Laporan Tugas Akhir ini.
Akhirnya penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi semua pihak, khususnya bagi penulis sendiri dan bagi semua civitas akademika Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.
(6)
commit to user
71
DAFTAR PUSTAKA
Agung B. Supangat dan Sukresno, 2009, Studi Pebelusuran Perjalanan Air Banjir di Sungai BengawanSolo. Balai Penelitian Kehutanan. Surakarta. Bambang Triatmodjo, 2008, Hidrologi Terapan. Beta Offset, Yogyakarta. C.D. Soemarto, 1986, Hidrologi Teknik. Usaha Nasional, Surabaya. Limantara, Lily Montarcih, 2008. Hidrologi Dasar. CV Citra. Malang. Mamok Suprapto, 2000, Hidrologi. Surakarta: Jurusan Teknik Sipil FT UNS. Pramono Hadi, 2006, Pemahaman Karakteristik Hujan Sebagai Dasar
Pemilihan Model Hidrologi. Fakultas Geografi UGM, Yogyakarta Sri Harto, 1993, Analisis Hidrologi, Gramedia Pustaka Utaman. Jakarta. Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Penerbit Andi,
Yogyakarta.
Suyono Sosrodarsono dan Kensaku Takeda, 1976. Hidrologi Untuk Pengairan. Pradnya Paramita, Jakarta.
Wahyu Utomo, 2012. Skripsi Model Penelusuran Banjir Daerah Aliran Sungai Bengawan Solo Hulu 3 dengan menggunakan Gelombang Dinamis. Universitas Negeri Sebelas Maret. Surakarta.
Yunie, Wiyasari. 2010. Skripsi Pola Distribusi Hujan Jam-Jaman di Sub DAS Temon dan Wuryantoro. Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.